2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устройство и схема переключения косы

Наиболее часто применяемые высокочастотные преобразователи в сварочных инверторах

Довольно часто для построения сварочного инвертора применяют основные три типа высокочастотных преобразователей, а именно преобразователи включенные по схемам: асимметричный или косой мост, полумост, а также полный мост. При этом резонансные преобразователи являются подвидами схем полумоста и полного моста. По системе управления данные устройства можно поделить на: ШИМ (широтно-импульсной модуляцией), ЧИМ (регулирование частоты), фазовое управления, а также могут существовать комбинации всех трех систем.

Все выше перечисленные преобразователи имеют свои плюсы и минусы. Разберемся с каждым в отдельности.

Система полумост с ШИМ

Блок схема показана ниже:

Это, пожалуй, один из самых простых, но не менее надежных преобразователей семейства двухтактных. «Раскачка» напряжения первичной обмотки трансформатора силового будет равна половине напряжения питания – это недостаток данной схемы. Но если посмотреть с другой стороны, то можно применить трансформатор с меньшим сердечником, не опасаясь при этом захода в зону насыщения, что одновременно является и плюсом. Для сварочных инверторов имеющих мощность порядка 2-3 кВт такой силовой модуль вполне перспективен.

Поскольку силовые транзисторы работают в режиме жесткого переключения, то для их нормальной работы необходимо ставить драйверы. Это связано с тем, что при работе в таком режиме, транзисторам необходим высококачественный управляющий сигнал. Также обязательно наличие безтоковой паузы, чтоб не допустить одновременное открытие транзисторов, результатом чего станет выход последних из строя.

Резонансный полумост

Довольно перспективный вид полумостового преобразователя, его схема показана ниже:

Резонансный полумост будет немного проще, чем полумост с ШИМ. Это обусловлено наличием индуктивности резонансной, которая ограничивает максимальный ток транзисторов, а коммутация транзисторов происходит в нуле тока или напряжения. Ток, протекающий по силовой цепи, будет иметь форму синусоиды, что снимет нагрузку с конденсаторных фильтров. При таком построении схемы необязательно необходимы драйверы, переключение может осуществляться обычным импульсным трансформатором. Качество управляющих импульсов в данной схеме не столь существенно как в предыдущей, но безтоковая пауза все равно должна быть.

В данном случае можно обойтись без токовой защиты, а форма вольт-амперной характеристики ВАХ будет иметь падающий вид, что не требует ее параметрического формирования.

Выходной ток будет ограничиваться только индуктивностью намагничивания трансформатора и соответственно сможет достигать довольно таки значительных величин, в случае, когда возникнет короткое замыкание КЗ. Данное свойство положительно влияет на поджиг и горение дуги, но и его также необходимо учитывать при подборе выходных диодов.

Как правило, выходные параметры регулируются изменением частоты. Но и регулирование фазное тоже дает немного своих плюсов и является более перспективным для сварочных инверторов. Он позволяет обойти такое неприятное явление как совпадение режима короткого замыкания с резонансом, а также увеличивает диапазон регулирования выходных параметров. Применение фазовой регулировки может позволить изменять выходной ток в диапазоне от 0 до Imax.

Ассиметричный или «косой» мост

Это однотактный, прямоходовой преобразователь, блок схема которого приведена ниже:

Данный тип преобразователя довольно популярен как у простых радиолюбителей, так и у производителей сварочных инверторов. Самые первые сварочные инверторы строились именно по таким схемам – асимметричный или «косой» мост. Помехозащищенность, довольно широкий диапазон регулирования выходного тока, надежность и простота – эти все качества до сих пор привлекают производителей до сих пор.

Довольно высокие токи, проходящие через транзисторы, повышенное требование к качеству управляющего импульса, что приводит к необходимости использовать мощные драйвера для управления транзисторами, а высокие требования к выполнению монтажных работ в этих устройствах и наличие больших импульсных токов, которые в свою очередь повышают требования к конденсаторным фильтрам – это существенные недостатки такого типа преобразователя. Также для поддерживания нормальной работы транзисторов необходимо добавление RCD цепочек – снабберов.

Но несмотря на выше перечисленные недостатки и низкий КПД устройства по схеме асимметричный или «косой» мост все еще применяются в сварочных инверторах. В данном случае транзисторы Т1 и Т2 будут работать синфазно, то есть закрываться и открываться одновременно. В данном случае накопление энергии будет происходить не в трансформаторе, а в катушке дросселя Др1. Именно поэтому для того, чтоб получить одинаковую мощность с мостовым преобразователем необходим удвоенный ток через транзисторы, так как рабочий цикл при этом не будет превышать 50%. Более подробно данную систему мы рассмотрим в следующих статьях.

Полный мост с ШИМ

Представляет собой классический двухтактный преобразователь, блок схема которого показана ниже:

Данная схема позволяет получать мощность в 2 раза больше, чем при включении типа полумост и в 2 раза больше чем при включении типа «косой» мост, при этом величины токов и соответственно потери во всех трех случаях будут равны. Это можно объяснить тем, напряжение питания будет равным напряжению «раскачки» первичной обмотки трансформатора силового.

Для того, чтоб получить одинаковые мощности с полумостом (напряжение раскачки 0,5Uпит.) необходим ток в 2 раза! меньше чем для случая полумоста. В схеме полного моста с ШИМ транзисторы будут работать поочередно – Т1, Т3 включены, а Т2, Т4 выключены и соответственно наоборот при изменении полярности. Через трансформатор тока отслеживают и контролируют значения амплитудное тока протекающего через эту диагональ. Для его регулирования есть два наиболее часто применяемые способы:

  • Оставить неизменным напряжение отсечки, а изменять только длину импульса управления;
  • Проводить изменения уровня отсекающего напряжения по данным с трансформатора тока при этом оставляя неизменным длительность импульса управления;

Оба способа могут позволить проводить изменения выходного тока в довольно больших пределах. У полного моста с ШИМ недостатки и требования такие же, как и у полумоста с ШИМ. (Смотри выше).

Резонансный мост

Является наиболее перспективной схемой высокочастотного преобразователя для сварочного инвертора, блок схема которого показана ниже:

Резонансный мост не сильно отличается от полного моста с ШИМ. Разница заключается в том, что при резонансном подключении последовательно с обмоткой трансформатора подключают резонансную LC цепочку. Однако ее появление в корне меняет процесс перекачки мощности. Уменьшатся потери, увеличится КПД, снизится нагрузка на входные электролиты и электромагнитные помехи уменьшатся. В данном случае драйверы на силовые транзисторы нужно применять только в случае если будут использованы MOSFET транзисторы, которые имеют емкость затвора более 5000 pF. IGBT могут обойтись лишь наличием импульсного трансформатора. Более подробные описания схем будут приводится в следующих статьях.

Управление выходным током может производится двумя способами – частотным и фазовым. Оба эти способы описывались в резонансном полумосте (смотри выше).

Полный мост с дросселем рассеивания

Схема его ничем практически не отличается от схемы резонансного моста или полумоста, только вместо резонансной цепи LC последовательно с трансформатором включают не резонансную LC цепь. Емкость С, примерно С≈22мкф х 63В, работает как симметрирующий конденсатор, а индуктивное сопротивление дросселя L как реактивное сопротивление, величина которого будет линейно изменятся в зависимости от изменения частоты. Преобразователь управляется частотным способом. Как известно нам с электротехники , при увеличении частоты напряжения сопротивление индуктивности возрастет, что уменьшит ток в силовом трансформаторе. Довольно простой и надежный способ. Поэтому довольно большое количество промышленных инверторов строят по такому принципу ограничения выходных параметров.

Устройство и выбор косы (часть 2)

Когда полотно подготовлено, нужно подобрать к нему ручку (косовище). Автор многочисленных публикаций о косах Н.Родионов советует использовать для этой цели ёлку. Вот что он пишет: «Косовище (ручка косы) должно быть упругим и прочным. Такими свойствами обладает косовище, изготовленное, например, из ровной молодой ели».

Я ни в коем случае не собираюсь оспаривать это утверждение, но, следуя советам опытных косарей, досконально знающих своё дело, использую для косовища исключительно осину. Ибо у ели, во-первых, тяжёлая древесина, во-вторых, ель всегда сильно сучковата, а сучки – слабое место любой древесины. Осина же легка и достаточно прочна.

Довелось мне видеть и косы с косовищем из металла. Например, у самодельной косы косовище было из алюминиевой трубы. В 80-е годы можно было встретить в магазине небольшую косу, тоже оснащенную алюминиевым косовищем.

Но так как мы ведём речь о косовище из дерева, то о нем и продолжим разговор… Выбранное косовище длиной 170-200 сантиметров надо высушить. Иначе влажная древесина при эксплуатации усохнет, полотно начнёт болтаться на косовище, и косьба превратится в сплошные мучения.

Для закрепления косы на конце косовища ножом или топором делается скос под углом 20-30 градусов, длиной 7-10 сантиметров. В центре скоса, перпендикулярно лезвию, выдалбливается углубление (см. рисунок 6). Оно должно быть таким, чтобы в нём свободно помещалось цевьё (выступ на пятке косы). Свободный конец косовища заостряем. Это удобно тем, что при затачивании лезвия косовище острым концом упирается в землю и не скользит.

Читать еще:  Последствия работы двигателя с ненастроенным топливным оборудованием

Закреплять косу на ручке можно различными способами: по старинке – с использованием металлических разрезных и неразрезных хомутов со стягивающим винтом (см. рисунок 7, поз. 1 и 2). А также можно воспользоваться более современными способами, например, приварить косу к отрезку трубы или закрепить косу на косовище с помощью болта с гайкой (см. рисунок 7, поз. 3 и 4).

И всё же пока самый распространённый, простой и надёжный способ крепления – с помощью металлического кольца и деревянного клина (см. рисунок 7, поз. 5). Для кольца годится любая металлическая труба подходящего диаметра. Ширина кольца 30-40 миллиметров, толщина – как можно меньше. Вместо одного кольца можно использовать два более узких.

Теперь примемся за клин. Его единственная, но крайне важная функция – удерживать в кольце прижатую к скосу ручки пятку. И здесь безусловное предпочтение следует отдать клину из ствола или ветки яблони. За неимением таковых допустимо использование берёзы или рябины.

К клину предъявляется несколько требований. Прежде всего, он должен занимать всё пространство в кольце, без просветов, чтобы исключить сдвиг во время косьбы, как цевья, так и самого клина. Когда клин вколочен в кольцо, его верхний конец должен быть на одном уровне с обухом косы. То есть заподлицо. А нижний конец настолько выступать из кольца, чтобы при необходимости его легко можно было выбить (см. рисунок 8).

Для полной готовности косы к работе осталось приделать рукоятку. Её располагают на косовище по росту косаря. Это делается так… Коса ставится заострённым концом на землю, и на уровне пупка косаря делается отметина. Это и есть место установки рукоятки для конкретного человека. Рукоятка обычно располагается под углом 45 градусов к плоскости, проходящей через полотно и косовище. Перед тем, как ставить рукоятку на косовище, желательно дня 3-4 подержать её в воде. Это увеличивает шанс, что она не растрескается при установке.

Рукоятка чаще всего делается из достаточно эластичной древесины (черёмухи, лозы и других пород деревьев). На черенке длиной 35-40 сантиметров и толщиной 2,5-3 сантиметра, выбирается выемка приблизительно на треть толщины. А иногда и наполовину. Её длина примерно 8 сантиметров.

Затем в выемке делают желобок (см. рисунок 9, поз. 3), который предотвращает растрескивание заготовки при сгибании её вокруг косовища. На концах рукоятки-заготовки вырезаются канавки под шнур или проволоку (см. рисунок 9, поз. 4).

На то место, где рукоятка будет облегать косовище, подкладываем зернистой поверхностью наружу сложенную вдвое крупнозернистую полоску наждачной бумаги или тонкую резиновую прокладку.

Затем берём рукоятку за концы, загибаем вокруг косовища и стягиваем крепким шнуром или мягкой проволокой. Желательно медной, поскольку алюминиевая проволока пачкает руки. Концы проволоки тщательно прячем, чтобы они во время косьбы случайно не поранили руку. Сломавшуюся снаружи часть древесины рукоятки состругиваем ножом.

Рукоятку вполне можно изготовить из алюминиевой трубки подходящего диаметра. Технология та же, что и из дерева. Только сплющивать трубку следует очень осмотрительно. Делать это надо постепенно, то и дело примеряя её на косовище. Если сразу сплющить много, то может оказаться, что облегая косовище, концы трубки сомкнутся и некуда будет вставить пальцы.

Помните, что просвет между концами рукоятки должен быть не меньше 4-5 сантиметров. На концах просверливаются отверстия для стягивания их. Для того чтобы рукоятка не сдвигалась с места, можно вырезать на косовище, точно под неё, неглубокую канавку. Или с тыльной стороны рукоятки просверлить крошечное отверстие и забить в него гвоздик.

Иногда самодельщики мастерят и закрепляют рукоятку по-своему (см. рисунок 10). Получается надёжно и практично. Именно с такой рукояткой изображена коса на картине И.Глазунова: «Косарь». Для этой цели годится деревянная ручка от напильника или любая прямая палочка соответствующего диаметра – такая, чтобы было удобно держать её в руке. В палочке и косовище сверлятся сквозные отверстия диаметром не больше трёх миллиметров. Отверстие можно прожечь раскалённым стальным прутком.

Косовище и рукоятка соединяются так, чтобы отверстия совпадали. В них, безразлично с какой стороны, вставляется длинный болт. Так, чтобы часть резьбы выступала наружу. На неё навинчиваем гайку и стягиваем обе части. Под головку болта и под гайку обязательно ставим плоские шайбы. Иначе головка болта и гайка при стягивании глубоко врежутся в древесину, и их трудно будет удерживать и отворачивать гаечным ключом.

Существенным недостатком рукоятки с болтом является то, что она предназначается под рост определённого человека, и её уже не передвинешь по косовищу вверх или вниз. Впрочем, достаточно сделать ещё одно-два отверстия в косовище на разной высоте и, тем самым устранить этот недостаток. Однако любые дырки в косовище в какой-то степени всё-таки ослабляют его прочность. Что крайне нежелательно.

Александр Носов,
Фото и рисунки автора

Путевые переключающие устройства

Путевые переключающие устройства широко используют при автоматизации процессов, связанных с перемещениями механизмов или обрабатываемых материалов. Эти устройства работают по принципу включено – отключено. Характерной особенностью их является то, что перемещение механизма или обрабатываемого материала управляет цепью электрического исполнительного элемента путем ее замыкания или размыкания.

Путевые переключающие устройства бывают контактные механические, бесконтактные индуктивного и трансформаторного типов, магнитомодуляционные.

Контактные механические переключающие устройства. Эти устройства могут быть однопредельными или многопредельными, т. е. содержать одну или несколько пар рабочих контактов.

Путевое переключающее устройство, действующее только в конце пути, т. е. ограничивающее путь передвижения механизма путем размыкания или замыкания цепи электропривода, называется конечным выключателем.Конечные выключатели служат командоаппаратами при автоматическом управлении движущимися механизмами и аварийными ограничителями хода. Путевые переключающие устройства координируют работу нескольких механизмов, пуская их в ход, останавливая или изменяя их скорость в зависимости от проходимого пути. По способу привода контактные путевые переключающие устройства бывают рычажные, нажимные и вращающиеся.

В сложных схемах управления электроприводами применяют универсальные переключатели серии УП, обеспечивающие возможность нескольких переключений. Эти переключатели выполняют обычно в виде набора контактных устройств, в которых подвижные контакты укреплены на рычагах, управляемых кулачковыми шайбами. Изменение положения переключателя соответствует повороту на 45, 90, 135, 180°. Универсальные переключатели УП рассчитаны на управление током до 20 А при напряжении до 500 В. Они допускают комплектование в одном переключателе до 16 секций с соответствующим числом переключаемых цепей управления.

Контактные переключающие устройства имеют известные недостатки, определяемые износом контактов. В производственных условиях целесообразно применять в цепях с контактами напряжение порядка 100 – 250 В, при котором контакты работают надежнее.

Бесконтактные переключающие устройства. Эти устройства (на основе фотоэлементов или индуктивных элементов) надежнее контактных, особенно при большой частоте переключений. Бесконтактные переключающие устройства типа фотореле, работающего с двумя уровнями освещения, создают на основе простых схем усиления. В качестве бесконтактных переключающих устройств индуктивного типа широкое распространение получили параметрические и генераторные датчики положения. Принципиальная схема бесконтактного переключающего устройства на основе индуктивного генераторного датчика положения приведена на рис. 3.47, а. Это транзисторный генератор колебаний, амплитуда колебаний которого управляется при помощи металлической заслонки 2 между катушкой колебательного контура 1 и катушкой обратной связи 3.При отсутствии заслонки в зазоре между катушками схема генерирует колебания, вызывающие увеличение среднего значения тока через транзистор-генератор T1. Этот ток усиливается выходным транзистором. Когда заслонка проходит между катушками, коэффициент обратной связи уменьшается, амплитуда колебаний падает и колебания прекращаются, что в свою очередь вызывает закрытие выходного транзистора Т2.На таком принципе построены бесконтактные выключающие устройства типа КВД и БК.

Принципиальная схема бесконтактного выключателя КВД состоит из генератора и усилителя на транзисторах (рис. 3.47, б).При введении металлической пластинки в щель между базовой и коллекторной обмотками происходит уменьшение коэффициента обратной связи, вызывающее срыв генерации. Нормально закрытый выходной транзистор Т3 открывается, что вызывает срабатывание реле или логического элемента, включенного в цепь коллектора Т3.Выключатели типа КВД, БК предназначены для коммутации электрических цепей управления и сигнализации.

Путевые переключатели на МК. Большое применение МК получили в путевых переключателях со сложными логическими закономерностями. Путевой переключатель на МК схематически изображен на рис. 3.48, а.Контактная группа МК обычно включается в цепь управления многоконтактного реле или контактора. В простейших схемах управления и контроля, когда в зависимости от путевой команды необходимо отключить маломощный исполнительный двигатель или выдать световой сигнал, МК включается в цепь управления двигателя или в цепь сигнальной лампы.

Читать еще:  Тыква при беременности


а

Рис. 3.47. Схемы бесконтактных переключающих
устройств на основе индуктивного датчика:
а – схема с генераторным датчиком; 1 – колебательный контур,
2 – металлическая заслонка; 3 – обмотка обратной связи;
б – схема бесконтактного выключающего устройства типа КВД

Один из вариантов схемного исполнения путевого переключателя на МК представлен на рис. 3.48, б, в.Переключатель содержит четыре МК, соединенные последовательно-параллельно, что позволяет дублировать каждый контакт в случае его несрабатывания или залипания, и управляется поворотом якоря (постоянным магнитом) относительно собственной оси. Взаимное расположение МК и якоря выбирается так, что нейтраль якоря перпендикулярна оси МК и контактные пластины находятся в зоне максимального магнитного потока. При повороте якоря относительно собственной оси поток в зоне расположения МК уменьшается. Работоспособность такого путевого переключателя обеспечивается при повороте якоря на угол до 20° от нейтрали. Путевые переключатели на МК типа КЭМ-2 используют в цепях постоянного тока с напряжением 30 В и силой до 0,25 А.

а б в

Рис. 3.48. Путевые переключатели на магнитоуправляемых контактах:
а, б – взаимное расположение герконов и якоря;
в – схема подключения герконов

3.2.5. Релейно-контактные
схемы систем автоматики

Основными элементами релейно-контактных схем автоматики являются реле, контакторы и магнитные пускатели, различные командные аппараты (кнопки управления, командоконтроллеры, универсальные переключатели), технологические датчики, конечные и путевые переключающие устройства и другие элементы.

Контакторы это электромагнитные аппараты, по принципу работы схожие с реле и предназначенные для коммутации сильноточных цепей (включение и отключение исполнительных электродвигателей, различных электрических установок и др.). Контакторы, как и мощные реле, выполняют в релейно-контактных схемах автоматики функции выходных устройств.

Магнитные пускатели это специальные пусковые устройства, состоящие из одного или двух контакторов, тепловых реле и кнопок управления, применяемые в основном при управлении пуском, реверсом, остановом исполнительных трехфазных асинхронных электродвигателей.

На рис. 3.49 схематически изображен однополюсный контактор; он состоит из стального сердечника 1, на который надета катушка 2.

Рис. 3.49. Схема однополюсного контактора:
1 – сердечник; 2 – катушка; 3, 4 – контакты соответственно
неподвижный и подвижный; 5 – пружина; 6 – якорь;
7, 8 – блок-контакты; 9 – изолирующая основа

При включении тока в катушке якорь 6 притягивается к сердечнику и замыкает главные линейные притирающиеся контакты: 3 – неподвижный и 4 – подвижный. Пружина 5 обеспечивает надежность прикосновения контактов. Вспомогательные блок-контакты 7 и 8 служат для цепей обмоток других контакторов, реле и цепей сигнализации. Число вспомогательных контактов может быть различно, причем они могут быть размыкающими или замыкающими.

При выключении катушки якорь под действием собственного веса (при вертикальном расположении контактора) отпадает и выключает цепь тока; одновременно размыкаются контакты 7 и 8. Включение контакторов может осуществляться специальными замыкателями. Все детали контактора монтируются на изолирующей основе 9. Выбор контакторов производится исходя из напряжения в цепи главных контактов и блок-контактов, а также значения и длительности протекания тока нагрузки. Эти данные приводятся в каталогах и справочниках.

На рис. 3.50, а изображена схема управления электрическим двигателем переменного тока с короткозамкнутым ротором с помощью нереверсивного магнитного пускателя. Эта схема состоит из контактора с тремя главными линейными контактами Л1, одного блок-контакта БК, служащего для его самоблокировки после срабатывания при нажатии кнопки К1 (Пуск), и двух биметаллических тепловых реле РТ1 и РТ2 для защиты двигателя от перегрузки. Схема работает таким образом. Цепь управления присоединяется к цепи главного тока перед главными контактами пускателя (точки А и Б), в противном случае при отключенном контакторе цепь управления осталась бы без напряжения. При нажатии кнопки К1 (Пуск) образуется цепь: фаза А – контакт теплового реле КРТ1 – втягивающая катушка контактора Р – контакт теплового реле КРТ2 – нажатая кнопка К1 – замкнутая кнопка К2 (Стоп) – фаза Б.

Если через катушку контактора пропустить ток, то она замыкает главные контакты и замыкающий блок-контакт БК. В результате электродвигатель Д, присоединенный к сети, начинает вращаться. При замыкании блок-контакта БК пусковая кнопка К1 шунтируется и может быть отпущена, так как ток в катушку Р проходит теперь через блок-контакт БК. При нажатии кнопки К2 (Стоп) цепь катушки обесточивается, поэтому размыкаются главные линейные контакты Л1 и блок-контакт БК, а электродвигатель останавливается. Тот же эффект достигается при отключении напряжения в цепи главного тока при снижении его до 65 % от номинального. Теперь магнитный пускатель самопроизвольно включиться не может, так как цепь катушки Р разомкнута контактами К1 и БК. Поэтому повторная подача напряжения в цепь главного тока не вызывает включения электродвигателя до тех пор, пока не будет вновь нажата кнопка К1 (Пуск). Таким образом, обеспечивается так называемая «нулевая защита».

Тепловые реле РТ1 и РТ2 включены в цепь главного тока, и через них проходит весь ток электродвигателя. Эти реле имеют размыкающие контакты КРТ1 и КРТ2, включенные последовательно с катушкой Р. При нормальной нагрузке двигателя контакты реле КРТ1 и КРТ2 замкнуты. При перегрузке двигателя одно или два реле (РТ1, РТ2) размыкают свои контакты КРТ1 и КРТ2, что вызывает обесточивание цепи катушки Р. Контакты Л1 и БК размыкаются, и электродвигатель останавливается. Дальнейший принцип работы теплового реле описан ранее. Так как тепловые реле обладают большой тепловой инерцией, то они не могут защитить электродвигатель при коротких замыканиях. Поэтому включение плавких предохранителей ПП необходимо даже при наличии тепловых реле.

При частом реверсировании двигателя применяется реверсивный магнитный пускатель (рис. 3.50, б). Реверсивная схема собирается по принципу схемы самоблокировки (рис. 3.50, б).

Рис. 3.50. Схемы магнитных пускателей
для управления электродвигателями:
а – нереверсивная; б – реверсивная

При включении первого магнитного пускателя электродвигатель Д вращается в одном направлении, а при выключении первого пускателя и включении второго – в обратном.

Одновременное включение обоих пускателей недопустимо, так как это может привести к короткому замыканию в цепи главного тока. Чтобы предотвратить включение второго пускателя, когда уже включен первый, в цепь катушки Р2 второго пускателя включают размыкающий контакт 2К1 первого пускателя, и наоборот. Поэтому при включении первого пускателя его контакт 2К1 размыкается и нажатие кнопки К2 не приводит к включению второго пускателя.

Для реверсирования двигателя необходимо сначала отключить работающий двигатель, а затем пустить его в обратном направлении. В схеме предусматривается только одна кнопка «Стоп» – Kобщ, включенная в неразветвленную часть цепи, куда включены контакты тепловых реле КРТ1 и КРТ2.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Что такое симистор (триак), характеристики, схемы

В данной статье мы подробно разберем что такое симистор (триак), рассмотрим его схему и символ на схеме, кривые характеристики триака, а так же фазовый контроль симистора.

Введение

Будучи твердотельным устройством, тиристоры могут использоваться для управления лампами, двигателями или нагревателями и т.д. Однако одна из проблем использования тиристора для управления такими цепями заключается в том, что, подобно диоду, «тиристор» является однонаправленным устройством, что означает, что он пропускает ток только в одном направлении, от анода к катоду .

Для цепей переключения постоянного тока эта «однонаправленная» характеристика переключения может быть приемлемой, поскольку после запуска вся мощность постоянного тока подается прямо на нагрузку. Но в синусоидальных цепях переключения переменного тока это однонаправленное переключение может быть проблемой, поскольку оно проводит только в течение одной половины цикла (например, полуволнового выпрямителя), когда анод является положительным, независимо от того, что делает сигнал затвора. Затем для работы от переменного тока тиристором подается нагрузка только на половину мощности.

Чтобы получить двухволновое управление мощностью, мы могли бы подключить один тиристор внутри двухполупериодного мостового выпрямителя, который срабатывает на каждой положительной полуволне, или соединить два тиристора вместе в обратной параллели (спина к спине), как показано ниже. но это увеличивает как сложность, так и количество компонентов, используемых в схеме переключения.

Тиристорные конфигурации

Существует, однако, другой тип полупроводникового устройства, называемый «Триодный выключатель переменного тока» или «Триак» для краткости. Триаки также являются членами семейства тиристоров, и, как и кремниевые выпрямители, управляемые кремнием, они могут использоваться в качестве полупроводниковых переключателей питания, но что более важно, триаки являются «двунаправленными» устройствами. Другими словами, симистор может быть запущен в проводимость как положительными, так и отрицательными напряжениями, приложенными к его аноду, и положительными и отрицательными импульсами запуска, приложенными к его клемме затвора, что делает его двухквадрантным коммутирующим устройством, управляемым затвором.

Читать еще:  Устройство и принцип работы косилки

Симистор ведет себя так же, как два обычных тиристоров, соединенных вместе в обратной параллельно (спина к спине) по отношению друг к другу и из — за этой конструкции два тиристоры имеют общий терминал Gate все в пределах одного трехтерминальной пакета.

Поскольку триак проводит в обоих направлениях синусоидальной формы волны, концепция анодной клеммы и катодной клеммы, используемая для идентификации главных силовых клемм тиристора, заменена обозначениями: MT 1 для главной клеммы 1 и MT 2 для главной клеммы 2.

В большинстве устройств переключения переменного тока клемма симисторного затвора связана с клеммой MT 1, аналогично взаимосвязи затвор-катод тиристора или взаимосвязи база-эмиттер транзистора. Конструкция, легирование PN и условные обозначения, используемые для обозначения триака, приведены ниже.

Схема и символ симистора

Теперь мы знаем, что «триак» — это четырехслойное PNPN в положительном направлении и NPNP в отрицательном направлении, трехполюсное двунаправленное устройство, которое блокирует ток в своем состоянии «ВЫКЛ», действующее как выключатель разомкнутой цепи, но в отличие от обычного тиристора, симистор может проводить ток в любом направлении при срабатывании одним импульсом затвора. Тогда симистор имеет четыре возможных режима срабатывания следующим образом.

  • Mode + Mode = положительный ток MT 2 (+ ve), положительный ток затвора (+ ve)
  • Mode — Mode = положительный ток MT 2 (+ ve), отрицательный ток затвора (-ve)
  • Mode + Mode = MT 2 отрицательный ток (-ve), положительный ток затвора (+ ve)
  • Mode — Mode = отрицательный ток MT 2 (-ve), отрицательный ток затвора (-ve)

И эти четыре режима, в которых может работать триак, показаны с использованием кривых характеристик триака IV.

Кривые характеристики триака IV

В квадранте tri триак обычно запускается в проводимость положительным током затвора, обозначенным выше как режим Ι +. Но это также может быть вызвано отрицательным током затвора, режим Ι–. Аналогичным образом, в квадранте Использование симистора

Симистор наиболее часто используется в полупроводниковых устройствах для коммутации и управления мощностью систем переменного тока, как симистор может быть включен «ON» либо положительным или отрицательным импульсом Gate, независимо от полярности питания переменного тока в то время. Это делает триак идеальным для управления лампой или нагрузкой двигателя переменного тока с помощью базовой схемы переключения триака, приведенной ниже.

Схема переключения симистора

Приведенная выше схема показывает простую схему переключения симистора с триггером постоянного тока. При разомкнутом переключателе SW1 ток не поступает в затвор симистора, и поэтому лампа выключена. Когда SW1 замкнут, ток затвора подается на триак от батареи V G через резистор R, и триак приводится в полную проводимость, действуя как замкнутый переключатель, и полная мощность потребляется лампой от синусоидального источника питания.

Поскольку батарея подает положительный ток затвора на триак всякий раз, когда переключатель SW1 замкнут, триак постоянно находится в режимах g + и ΙΙΙ + независимо от полярности клеммы MT 2 .

Конечно, проблема с этой простой схемой переключения симистора состоит в том, что нам потребовался бы дополнительный положительный или отрицательный источник питания затвора, чтобы запустить триак в проводимость. Но мы также можем активировать триак, используя фактическое напряжение питания переменного тока в качестве напряжения срабатывания затвора. Рассмотрим схему ниже.

Схема показывает триак, используемый как простой статический выключатель питания переменного тока, обеспечивающий функцию «ВКЛ» — «ВЫКЛ», аналогичную в работе предыдущей схеме постоянного тока. Когда переключатель SW1 разомкнут, триак действует как разомкнутый переключатель, и лампа пропускает нулевой ток. Когда SW1 замкнут, триак отключается от «ВКЛ» через токоограничивающий резистор R и самоблокируется вскоре после начала каждого полупериода, таким образом переключая полную мощность на нагрузку лампы.

Поскольку источник питания является синусоидальным переменным током, триак автоматически отключается в конце каждого полупериода переменного тока в качестве мгновенного напряжения питания, и, таким образом, ток нагрузки кратковременно падает до нуля, но повторно фиксируется снова, используя противоположную половину тиристора в следующем полупериоде, пока выключатель остается замкнутым. Этот тип управления переключением обычно называется двухполупериодным управлением, поскольку контролируются обе половины синусоидальной волны.

Поскольку симистор фактически представляет собой две SCR, подключенные друг к другу, мы можем продолжить эту схему переключения симистора, изменив способ срабатывания затвора, как показано ниже.

Модифицированная цепь переключения симистора

Как и выше, если переключатель SW1 разомкнут в положении A, то ток затвора отсутствует, а лампа выключена. Если переключатель находится в положении B, то ток затвора протекает в каждом полупериоде так же, как и раньше, и лампа получает полную мощность, когда триак работает в режимах Ι + и ΙΙΙ–.

Однако на этот раз, когда переключатель подключен к положению C, диод предотвратит срабатывание затвора, когда MT 2 будет отрицательным, так как диод имеет обратное смещение. Таким образом, симистор работает только в положительных полупериодах, работающих только в режиме I +, и лампа загорается при половине мощности. Затем, в зависимости от положения переключателя, нагрузка выключена при половине мощности или полностью включена .

Фазовый контроль симистора

Другой распространенный тип схемы симистической коммутации использует управление фазой для изменения величины напряжения и, следовательно, мощности, подаваемой на нагрузку, в данном случае на двигатель, как для положительной, так и для отрицательной половин входного сигнала. Этот тип управления скоростью двигателя переменного тока обеспечивает полностью переменное и линейное управление, поскольку напряжение можно регулировать от нуля до полного приложенного напряжения, как показано на рисунке.

Эта базовая схема запуска фазы использует триак последовательно с двигателем через синусоидальный источник переменного тока. Переменный резистор VR1 используется для управления величиной фазового сдвига на затворе симистора, который, в свою очередь, управляет величиной напряжения, подаваемого на двигатель, путем его включения в разное время в течение цикла переменного тока.

Вызывание напряжение симистора является производным от VR1 — C1 комбинации через Диак (Диак является двунаправленным полупроводниковым устройством , которое помогает обеспечить резкий триггер импульс тока, чтобы полностью включение симистора).

В начале каждого цикла C1 заряжается через переменный резистор VR1. Это продолжается до тех пор, пока напряжение на С1 не станет достаточным для запуска диака в проводимость, что, в свою очередь, позволяет конденсатору С1 разрядиться в затвор симистора, включив его.

Как только триак запускается в проводимость и насыщается, он эффективно замыкает цепь управления фазой затвора, подключенную параллельно ему, и триак берет на себя управление оставшейся частью полупериода.

Как мы видели выше, триак автоматически отключается в конце полупериода, и процесс запуска VR1-C1 снова запускается в следующем полупериоде.

Однако, поскольку для триака требуются разные величины тока затвора в каждом режиме переключения, например, Ι + и ΙΙΙ–, поэтому триак является асимметричным, что означает, что он не может запускаться в одной и той же точке для каждого положительного и отрицательного полупериода.

Эта простая схема управления скоростью симистора подходит не только для управления скоростью двигателя переменного тока, но и для диммеров ламп и управления электронагревателем, и на самом деле очень похожа на регулятор симистора, используемый во многих домах. Однако коммерческий симисторный диммер не должен использоваться в качестве регулятора скорости двигателя, так как, как правило, симисторные диммеры предназначены для использования только с резистивными нагрузками, такими как лампы накаливания.

Мы можем закончить эту про симистор, суммировав его основные пункты следующим образом:

  • «Триак» — это еще одно 4-слойное 3-контактное тиристорное устройство, аналогичное SCR.
  • Симистор может быть запущен в любом направлении.
  • Есть четыре возможных режима запуска для симистора, из которых 2 являются предпочтительными.

Управление электрическим переменным током с использованием симисторачрезвычайно эффективно при правильном использовании для управления нагрузками резистивного типа, такими как лампы накаливания, нагреватели или небольшие универсальные двигатели, обычно используемые в переносных электроинструментах и ​​небольших приборах.

Но помните, что эти устройства можно использовать и подключать непосредственно к источнику переменного тока, поэтому проверка цепи должна выполняться, когда устройство управления питанием отключено от источника питания. Пожалуйста, помните о безопасности!

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector